[发明专利]激光投影仪及其深度相机

说明书

本发明公开了一种激光投影仪及其深度相机。该投影仪包括：基底、至少两个发光元件、控制器、至少两个透镜及衍射光学元件；至少两个发光元件固定在基底面向衍射光学元件一侧，且在控制器的控制下发射激光；衍射光学元件设置在与基底间隔第一距离的位置上，用于上述激光扩束后发射激光图案；至少两个透镜设置于基底与衍射光学元件之间和/或衍射光学元件背向基底的一侧，用于聚焦和/或准直上述激光，且设置至少两个透镜具有至少两种不同的焦距和/或至少两种不同的与至少两个发光元件间隔的第二距离。该投影仪能够在满足输出功率及体积要求的同时提高激光图案的不相关性，从而提高其深度相机获取深度图像的速度及精度。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种激光投影仪及其深度相机。

背景技术

激光投影仪被用来向目标空间发射设定的光学图案，在基于光学的三维测量领域，激光投影仪得到了广泛应用。激光投影仪一般由光源、准直镜以及衍射光学元件组成，其中光源可以是单个边发射激光光源也可以是由多个垂直腔面发射激光组成的面阵激光光源等。

基于单个边发射激光光源的激光投影仪能够发射不相关性较高的激光图案，但其体积会随着输出功率的增大而明显增大，且该激光图案的均匀性较差；而基于由至少两个垂直腔面发射激光光源的激光投影仪可以以更小的体积发射出相同功率且具有更高均匀性的激光图案，但该激光图案的不相关性较低，而激光图案的不相关性的高低直接影响着其深度图像精度的高低及获取速度的快慢。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种激光投影仪及其深度相机，以解决现有技术中为满足激光投影仪的输出功率及体积要求，而导致其发射的激光图案的不相关性降低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种激光投影仪，包括：基底、至少两个发光元件、控制器、至少两个透镜及衍射光学元件；所述衍射光学元件设置在与所述基底间隔第一距离的位置上；所述至少两个发光元件固定在所述基底面向所述衍射光学元件一侧；所述至少两个透镜设置于所述基底与所述衍射光学元件之间；

所述发光元件在所述控制器的控制下发射激光；所述至少两个透镜用于聚焦和/或准直由所述至少两个发光元件发射出的激光，其中所述至少两个透镜具有至少两种不同的焦距和/或至少两种不同的与所述至少两个发光元件间隔的第二距离；所述衍射光学元件用于将经所述至少两个透镜聚焦和/或准直之后的激光扩束后向空间中发射激光图案。

其中，所述至少两种不同的焦距中的最大值与最小值的差值小于设定的第一阈值。

其中，所述至少两种不同的第二距离中的最大值与最小值的差值小于设定的第二阈值。

其中，所述激光投影仪进一步包括：设置在所述衍射光学元件背向所述基底的一侧的具有至少两种不同的焦距和/或至少两种不同的与所述衍射光学元件间隔的第三距离的至少两个透镜。

其中，所述控制器对所述至少两个发光元件进行单独控制、分组控制或者整体控制。

其中，所述至少两个透镜与所述至少两个发光元件成一对一或一对多的对应关系。

其中，所述发光元件为垂直腔面发射激光器。

其中，所述衍射光学元件发射的激光图案为散斑颗粒图案，所述散斑颗粒图案中颗粒至少具有两种不同的尺寸大小。

为解决上述技术问题，本发明还提供另一种激光投影仪，包括：基底、至少两个发光元件、控制器、至少两个透镜及衍射光学元件；所述衍射光学元件设置在与所述基底间隔第一距离的位置上；所述至少两个发光元件固定在所述基底面向所述衍射光学元件一侧；所述至少两个透镜设置于所述衍射光学元件背向所述基底的一侧；